CN107505854A - 阀岛基本模块和阀岛 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种阀岛基本模块(12，14)，所述阀岛基本模块具有至少一个阀模块容纳部(25a‑25h)，所述阀模块容纳部包括用于将多个分别具有至少一个可电控的阀的阀模块(18a‑18h)固定在所述阀岛基本模块(12，14)上的机构。此外，阀岛基本模块(12，14)具有流体的以及电的阀模块接头(36a‑36h)，用于为所述阀模块(18a‑18h)供给电流。供电线路(30)与电的阀模块接头(36a‑36h)电连接。利用能从外部接近的安全接口(26，28)，可以选择性地中断至少一个电的阀模块接头(36a‑36h)的供电。附加地，描述了一种具有至少一个阀岛基本模块(12，14)和至少一个阀模块(18a‑18h)的阀岛。

Description

阀岛基本模块和阀岛
技术领域
本发明涉及一种阀岛基本模块。
此外，本发明涉及一种阀岛。
背景技术
阀、阀岛和阀岛基本模块使用于过程和制造自动化的许多领域中。阀岛的阀以及阀岛本身典型地经由现场总线或通过单电路来控制。在许多应用中必需的是，在不正确的控制或潜在不安全的设备状态的情况下，至少分区段地安全关闭阀和/或阀岛或将其置于安全的运行状态中。例如，这在运行干扰、维护工作时或在操作应急开关时会是必要的。
在此背景下，在DE 20 2013 007 990 U1中公开了一种电磁阀模块，其也称作伺服驱动装置，该电磁阀模块带有安全电路。在伺服驱动装置不正确控制的情况下，该伺服驱动装置可以被关断。该安全电路经由电端子直接连接到电磁阀模块或包括至少一个电磁阀的伺服驱动装置上。这样的电磁阀模块可以在阀岛中替代不带安全电路的标准阀模块。
在此类似背景下，在EP 2 026 156 B1中公开了一种模块装置，该模块装置也可以称作阀岛。所述模块装置包括阀模块、控制模块和至少一个安全模块。可以为安全模块配设阀和/或控制模块。安全模块设计为，其能够中断配设给其的模块的供电。这样的安全模块可以通过相应的转换措施集成到不带安全模块的现有阀岛中。
此外，在DE 11 2013 002 370 T5中公开了一种电磁阀系统，其可以执行安全功能。该安全功能在此通过安全开关实现，利用所述安全开关可以中断对所选择的阀的输电。所述安全开关可以设置在控制单元中并且中断对阀的输电。可替选地，安全开关设置在阀中。于是，所述安全开关可以中断对所述阀的输电和对配设给该阀的阀的输电。
发明内容
本发明的任务是进一步改进了具有安全电路的阀岛。在此，尤其可以将标准阀模块使用在阀岛中。
该任务通过阀岛基本模块来解决，该阀岛基本模块具有至少一个阀模块容纳部，所述阀模块容纳部包括用于将多个分别具有至少一个可电控的阀的阀模块固定在阀岛基本模块上的机构和流体的以及电的阀模块接头，用于为阀模块供给电流，该阀岛基本模块具有与电的阀模块接头电连接的供电线路；和能从外部接近的安全接口，所述安全接口构成为，选择性地中断至少一个电的阀模块接头的供电。优选地，阀岛基本模块包括两个、四个或八个阀模块容纳部，用于容纳相应数量的阀模块。通过将安全接口设置在阀岛基本模块上可以在其上使用标准阀，即不带安全电路的阀。由此，也可以容易地加装安全组件或安全电路。从流体和电学角度看，当阀设置在阀岛基本模块上时，这些阀并联连接。例如电磁控制阀或压电阀考虑作为可电控制的阀。优选地，安全接口设置在阀岛基本模块的表面上，使得安全接口可简便地从外部接近。由此，使安全组件和/或安全电路的安装、维护和维修变得容易。此外，安全电路与阀岛基本模块的控制无关。这意味着：即使在通过安全接口中断供电时，对阀岛基本模块的安全接口还能工作。此外，安全接口可以配设给不同组的阀模块。
根据一种实施形式，至少一个总线线路在阀岛基本模块中伸展，所述总线线路设定为，控制固定在阀模块容纳部上的阀模块。总线线路按标准用于控制阀模块。因此，阀岛基本模块能够与多个不同的阀模块耦联。
优选地，阀岛基本模块包括模块控制单元，其设定为，控制固定在阀模块容纳部上的阀模块，并且优选能够与上级的控制单元经由总线线路耦联。某些控制任务因此可以在阀岛基本模块中实施。经由上级的控制单元可以在更广泛的背景下协调阀岛的活动。
一种设计变型方案设计为：阀模块接头经由集成在基本模块中的开关机构能够与供电线路电连接并且通过该开关机构可以选择性地中断电流的供给。开关机构优选通过模块控制单元来控制。因此，在阀岛确切而言阀岛基本模块运行中，各个阀模块接头和因此各个阀模块可以与供电分开。开关机构优选设置在支路线路中，所述支路线路在阀模块接头与在阀模块的排列方向上连续的供电线路之间延伸。
在此，安全接口、开关机构和阀模块接头可以串联电连接。安全接口、开关机构和阀模块接头于是用逻辑“与”联接。这意味着：当安全接口和开关机构以传导电流的方式闭合时，在阀模块接头上仅有电流可用。要不然，在阀模块接头上没有电流。因此，保证阀模块接头的和连接在其上的阀模块的安全运行。
在一种实施形式中，安全接口包括安全端子，该安全端子与集成在阀岛基本模块中的供电线路耦联，其中在安全端子上可连接安全元件、优选桥接装置、继电器、开关或起开关作用的半导体元件。例如，安全元件可以是晶体管。通过安全端子可以简单地更换和连接安全元件。针对使用桥接装置的情况下，可以电桥接安全功能。安全元件在此始终配设有一组阀模块接头并且因此配设一组阀模块，其于是同样通过安全元件被设置为不带电。安全端子优选是夹持或插接端子。因此，即使在现场也可以简单且直观地连接安全元件。
优选地，安全端子设置在相关的阀模块接头的附近。
在一种变型方案中，阀岛基本模块包括至少两个安全接口，其中安全接口分别设定为，可选择性地中断一个分量的阀模块接头的供电。在阀岛上的不同的分量的阀模块接头和不同分量的阀模块可以配设有不同的安全回路。安全回路的接线同样是可行的。由此，安全电路可以简单地与应用的情况匹配。此外，这样提供了阀岛基本模块的高运行安全性。在此，各个阀模块接头和因此各个阀模块也可以配设有多个安全回路。一种特殊情况是为每个阀模块接头配设一安全接口。此外，例如在有八个阀模块接头的情况下可以针对每四个阀模块接头使用两个安全接口。
有利地，安全接口与阀模块容纳部隔开并且优选设置在阀岛基本模块的与阀模块容纳部对置的侧上。因此，确保了安全接口的简单可接近性。由此无需大开销就可以更换连接在安全接口上的安全元件。
在阀岛基本模块中还可以设置流体的供给通道，其构建为对阀模块供给流体并且具有至阀模块的接口。供给通道优选沿着阀模块的排列方向伸展。
在一个优选的实施形式中，阀岛基本模块包括诊断机构，该诊断机构可以检测安全接口的状态。尤其是，这样可以检测：经由安全接口的电路是否曾中断。于是实现了状态监控。
优选地，诊断机构与用于显示安全接口的状态的显示机构耦联，并且该显示机构优选设置在阀岛基本模块上。显示模块以能被操作员简单觉察的方式显示安全接口的状态。显示在此可以设置在阀模块、阀岛基本模块或控制模块上。
根据一种设计替选方案，供电线路和安全接口这样构建为并且阀模块这样耦联到其上，使得显示机构和/或模块控制单元在阀模块关断时或在阀模块关断时还能继续运行。对显示机构和/或模块控制单元的供电因此并不受安全接口的状态影响。由此，确保了即使有故障的情况下运行正常的显示。同样，这样可以始终控制阀岛基本模块和由此始终控制阀岛。
阀岛基本模块也可以多件式地构成并且优选包括流体区段、电区段和连接区段。这样实现了阀岛基本模块的特别简单的、清楚的和鲁棒的构造。
优选地，可电控的阀包括线圈。
在一种优选的实施形式中，在阀岛基本模块的安全接口上连接有安全元件，其中安全元件优选是桥接装置、继电器、开关或起开关作用的半导体元件。因此，阀岛基本模块和配备其的阀岛可以安全运行。安全元件可以设置在阀岛基本模块、阀岛、或机器或者设备中的另一合适的部位上，该机器或者设备配备阀岛基本模块。
此外，该任务通过具有至少一个开头所述类型的阀岛基本模块的阀岛来解决，其中在阀岛基本模块上连接有至少一个阀模块。
根据阀岛的一种实施形式，阀岛基本模块与控制模块耦联，其中在控制模块中优选设置上级的控制单元，所述控制单元借助总线线路与阀岛基本模块耦联。
阀模块在朝向阀岛基本模块的下侧上具有电的阀模块接头、用于流体的出口和附加地具有作为流体入口的接口。因此，电子装置、流体入口和流体出口可以分别耦联在一侧上。
阀模块在侧视图中通常具有矩形形状，而阀岛基本模块在侧视图中为L形。
附图说明
在下文中参照附图阐述本发明。在附图中：
图1示出了具有根据本发明的阀岛基本模块的根据本发明的阀岛，
图2示例性地示出了安全元件，其可以连接在根据本发明的阀岛基本模块的安全接口上，以及
图3示出了带有所绘的阀的根据图1的实施形式的阀岛。
具体实施方式
图1示出了由多个模块组成的阀岛10。阀岛包括第一阀岛基本模块12、第二阀岛基本模块14、控制模块16和阀模块18a至18h。所有模块是预制的本身独立的组件单元，其可耦联到其他模块上并且可以与其他模块脱耦。
阀岛10也还可以包括其他模块，如通过未详细示出的状态模块20、22和24表示的那样。
在此，控制模块16与状态模块20和第一阀岛基本模块12耦联。
第一阀岛基本模块12与阀模块18a至18d以及与第二阀岛基本模块14耦联。阀模块18a至18d在此经由阀模块容纳部25a至25d固定在阀岛基本模块12上。在第二阀岛基本模块14上耦联有阀模块18e至18h。所述阀模块经由阀模块容纳部25e至25h固定在阀岛基本模块14上。
附加地，状态模块24耦联在第二基本模块14上。
在第一阀岛基本模块12上还设置安全接口26，并且在第二阀岛基本模块14上设置安全接口28。
在阀岛基本模块12、14上设置有未详细示出的流体的供给通道，其用于对阀模块18a至18h流体供给。
阀模块18a至18h为此经由未示出的流体阀模块接头与供给通道连接，所述阀模块接头形成在阀模块18a至18h与分别配设的阀岛基本模块12、14之间的接口。
阀岛基本模块12、14可以在未示出的实施形式中也多件式地构成。于是，所述阀岛基本模块包括流体区段、电区段、以及连接区段。
经由供电线路30对控制模块16、阀岛基本模块12、14以及阀模块18a至18h供电。
在控制模块16中，供电线路30对上级的控制单元32馈送电流。在第一阀岛基本模块12中，供给线路30为模块控制单元34供给电流。
此外，电流供给线路30设计为，其穿过安全接口26。在此，供电线路30包括多个支路线路。
连接在第一阀岛基本模块12上的阀模块18a至18d分别经由相关的电的阀模块接头36a至36d供给电流。
此外，阀模块接头36a至36d的每个配设有电路形式的开关机构38a至38d，使得可选择地中断输电。
因此，安全接口26、开关机构38a至38d和阀模块接头36a至36d串联连接。因此，设置在阀模块接头36a至36d上的线圈40a至40d与该部件串联连接。
第二阀岛基本模块14在经由供电线路30的供电方面类似于阀岛基本模块12构建，因此这里不再特别对此予以介绍。附图标记相应地用字母e至h表示。
阀模块18a至18h经由电的阀模块接头36a至36h供给电流并且分别包括线圈40a至40h，其是用于选择性地中断流体流动的电磁控制阀的组成部分。电磁控制阀在图1中未详细地示出，而是仅仅通过线圈40a至40h表示。
阀岛基本模块12、14例如在侧视图中(相对于图1从左或右看)是L形本体，其中竖直的腿部从基本腿部伸出。竖直的腿部在根据图1的俯视图中看从上边缘伸展到阀模块接头36a至36h之前。在阀模块接头36a至36h之前，存在向下伸展至竖直的腿部的凹部，其于是过渡为水平腿部。在阀模块容纳部25a至h形成的凹部中，插入阀模块18a至h。
在阀模块容纳部25a至h即竖直腿部的上侧上于是设置阀模块接头36a至36h。
优选地，所述端子实施为插接连接部，使得可以快速耦联。阀岛10的控制经由总线线路42进行。总线线路穿过阀岛10的所有所示的模块，尤其控制模块16和两个阀岛基本模块12、14。
上级的控制单元32经由总线线路42与第一阀岛基本模块12的模块控制单元34和第二阀岛基本模块14的模块控制单元44耦联。
阀模块18a至18h更确切而言设置在其中的电磁控制阀43a至43h经由总线线路42来控制，所述控制阀通过线圈40a至40h表示。
在图3中示出了电磁控制阀43a至43h，其置于与配设给其的阀模块18a至18h中并且通过所配设的线圈40a至40h控制。为了改进了图3中的清楚性，仅在并排设置的线圈40a至40h和控制阀43a至43h中，仅这些行的第一行和最后一行设置有附图标记。
流体供给线路45延伸穿过控制模块16和阀岛基本模块12、14，例如延伸穿过水平腿部。
在将阀模块18a至18h插入到阀模块容纳部25a至25h中的情况下，阀模块18a至18h耦联到相应的例如在阀模块容纳部25a至25h的上侧上终止的接口60a至60h上，例如通过与止回阀的安全耦联。
在相应的端子60a至60h与在阀模块18a至18h上的出口62a至62h之间于是设有所配设的控制阀43a至43h。出口62a至62h可以在端侧上如在图3中所示终止，亦或优选地在阀模块18a至18h的下侧上终止，使得其与在阀模块容纳部25a至25h的上侧上的出口接口耦联。于是在阀岛基本模块12、14中，相应的出口通道伸展直至在图3中指向下部的端侧，在该端侧处出口通道向外终止。
因此，通过在每个出口62a至h处的阀岛可以输出精确定量的流体。自然，还可以设置其他流体供给管路45’，可选择性地耦联于所述流体供给管路上。流体供给管路45’例如设置用于供给预控制阀。
为了监控阀岛基本模块12、14和/或阀模块18a至18h的状态，第一阀岛基本模块12包括第一诊断机构46和第二阀岛基本模块14包括第二诊断机构48。
第一诊断机构46可以包括显示机构50，利用显示机构可以显示安全接口26的状态。以相同方式，诊断机构48包括显示机构52，利用该显示机构可以显示安全接口28的状态。
在所示的实施形式中，阀岛10包括两个阀岛基本模块12、14，其分别包含安全接口26、28。可替选地，阀岛基本模块12、14可以包括多个安全接口。
例如，阀岛基本模块12、14可以统一成唯一的阀岛基本模块。于是，安全接口26还配设给阀模块18a至18d，并且安全接口28配设给阀模块18e至18h并且分别可以中断其供电。
设置在阀岛基本模块中的安全接口的数量和其与电的阀模块接头的接线可以根据应用情况来设计。
在安全接口26、28上分别连接有安全元件，针对示例性地在图2a)中示出为开关53a、在图2b)中示出继电器53b以及在图2c)中示出桥接装置53c。其他起开关作用的半导体元件例如晶体管同样可考虑作为安全元件。
图2中示出的安全元件仅有安全端子54连接在第一阀岛基本模块12上而经由安全端子56连接在第二阀岛基本模块14上，安全端子54是安全接口26的组成部分，安全端子56是安全接口28的组成部分。由此，安全元件53a至53c与供电线路30耦联。
在阀岛10运行中，现在安全接口26可选地中断对电的阀模块接头36a至36d的供电。这通过中断在安全端子54上的连接来进行。
在所示的实施形式中，由此中断阀模块18a至18d的供电。
当然，还对模块控制单元34供给电流。诊断机构46和显示机构50也还可以供给电流。
同样内容适用于基本模块14，因此在此不对此予以详细介绍。

Claims (20)

1.一种阀岛基本模块(12，14)，所述阀岛基本模块具有至少一个阀模块容纳部(25a-25h)，所述阀模块容纳部包括用于将多个分别具有至少一个可电控的阀的阀模块(18a-18h)固定在所述阀岛基本模块(12，14)上的机构和流体的以及电的阀模块接头(36a-36h)，用于为所述阀模块(18a-18h)供给电流；所述阀岛基本模块还具有与电的阀模块接头(36a-36h)电连接的供电线路(30)和能从外部接近的安全接口(26，28)，所述安全接口构成为，选择性地中断至少一个电的阀模块接头(36a-36h)的供电。
2.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，至少一个总线线路(42)在所述阀岛基本模块(12，14)中伸展，所述总线线路设定为控制固定在所述阀模块容纳部(25a-25h)上的阀模块(18a-18h)。
3.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述阀岛基本模块(12，14)包括模块控制单元(34，44)，所述模块控制单元设定为，控制固定在所述阀模块容纳部(25a-25h)上的阀模块(18a-18h)，并且优选能够与上级的控制单元(32)经由总线线路(42)耦联。
4.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述阀模块接头(36a-36h)经由集成在所述阀模块基本模块(12，14)中的开关机构(38a-38h)能够与所述供电线路(30)电连接并且能够通过所述开关机构(38a-38h)选择性地中断电流的供给。
5.根据权利要求4所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述安全接口(26，28)、所述开关机构(38a-38h)和所述阀模块接头(36a-36h)串联电连接，并且所述安全接口(26，28)设置在所述供电线路(30)与所述阀(43a-43h)的线圈之间。
6.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述安全接口包括安全端子(54，56)，所述安全端子与集成在阀岛基本模块(12，14)中的供电线路(30)耦联，其中在所述安全端子上能够连接安全元件、优选桥接装置(53c)、继电器(53b)、开关(53a)或起开关作用的半导体元件。
7.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述阀岛基本模块包括至少两个安全接口(26，28)，其中所述安全接口(26，28)分别设定为，选择性地中断一个分量的阀模块接头(36a-36h)的供电。
8.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述安全接口(26，28)与所述阀模块容纳部(25a-25h)隔开。
9.根据权利要求8所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述安全接口(26，28)设置在所述阀岛基本模块(12，14)的与所述阀模块容纳部(25a-25h)对置的侧上。
10.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，在所述阀岛基本模块(12，14)中设置至少一个流体的供给通道(45，45’)，所述供给通道构建为对所述阀模块(18a-18h)供给流体并且具有至所述阀模块(18a-18h)的接口(60a-60h)。
11.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述阀岛基本模块包括诊断机构(46，48)，所述诊断机构能够检测所述安全接口(26，28)的状态。
12.根据权利要求11所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述诊断机构(46，48)与用于显示所述安全接口(26，28)的状态的显示机构(50，52)耦联，并且所述显示机构(50，52)优选设置在所述阀岛基本模块(12，14)上。
13.根据权利要求12所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述供电线路(30)和所述安全接口(26，28)这样构建为并且所述阀模块(18a-18h)这样耦联到其上，使得所述显示机构(50，52)和/或所述模块控制单元(34，44)在所述阀模块(18a-18h)关断时或在所述阀模块(18a-18h)关断时还能继续运行。
14.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述阀岛基本模块多件式地构成。
15.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述阀岛基本模块包括流体区段、电区段和连接区段。
16.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，所述可电控的阀(43a-43h)包括线圈(40a-40h)。
17.根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其特征在于，在所述安全接口上连接有安全元件，其中所述安全元件优选是桥接装置(53c)、继电器(53b)、开关(53a)或起开关作用的半导体元件。
18.一种阀岛(10)，其具有至少一个根据权利要求1所述的阀岛基本模块(12，14)，其中在所述阀岛基本模块(12，14)上连接有至少一个阀模块(18a-18h)。
19.根据权利要求18所述的阀岛(10)，其特征在于，所述阀岛基本模块(12，14)与控制模块(16)耦联。
20.根据权利要求19所述的阀岛(10)，其特征在于，在所述控制模块(16)中设置有上级的控制单元(32)，所述控制单元借助总线线路(42)与所述阀岛基本模块(12，14)耦联。
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